Úroda budoucnosti s hydrogely

Zemědělství stojí před výzvami, které vyžadují inovativní řešení pro udržitelnost i efektivitu. Jednou z perspektivních cest jsou hydrogely – materiály s mimořádnou schopností vázat vodu a nést užitečné látky či mikroorganismy. Díky novému vědeckému průlomu se nyní posouvají blíž k praxi i v zemědělství, uvedla to v tiskové zprávě Mgr. Lucie Peřinová ze Střediska společných činností AV ČR, v. v. i.

Hydrogely jsou měkké materiály s vysokým obsahem vody. Už dnes se uplatňují v medicíně (např. speciální obvazy), ve farmacii či při výrobě kontaktních čoček. V zemědělství se zkoumají hlavně jako prostředek k udržení půdní vlhkosti a jako „nosiče“ prospěšných mikroorganismů podporujících růst rostlin.

Problém ve studiu a co ho odblokovalo

Detailní zobrazení jejich vnitřní struktury bylo dlouho problematické: křehká síť hydrogelu se při přípravě pro elektronovou mikroskopii snadno poškodila. Tým Mikroskopie pro biomedicínu z Ústavu přístrojové techniky AV ČR (ÚPT AV ČR) ve spolupráci s Fakultou chemickou VUT v Brně vyvinul postup, který hydrogely stabilizuje a umožňuje je pozorovat v přirozeném stavu – včetně bakterií uvnitř gelu.

„Vyvinuli jsme metodiku, která otevírá cestu k podrobnému studiu hydrogelů. Díky tomu mohou vědci lépe porozumět jejich struktuře a využít je cíleně v praxi od biomedicíny až po zemědělství,“ vysvětluje Ing. Kateřina Mrázová z ÚPT AV ČR, hlavní autorka publikace.

Cesta k ekologičtějšímu zemědělství

Nový přístup je součástí projektu Grantové agentury ČR zaměřeného na vývoj gelových nosičů bakterií pro zemědělské aplikace. V centru pozornosti je bakterie Azotobacter vinelandii, která přirozeně produkuje biopolymer alginát. Po sesíťování vzniká hydrogel, jenž mikroorganismy chrání a umožňuje jim dlouhodobě přežívat. Takto zapouzdřené buňky tvoří perspektivní základ pro bioinokulanty – přípravky, které zlepšují úrodnost půdy a mohou částečně nahradit syntetická hnojiva. „Originální zobrazovací přístup, vyvinutý v ÚPT AV ČR nám doslova otevírá oči pro detailní vhled do vnitřní struktury hydrogelových materiálů. Věřím, že tato metoda významně urychlí cestu nových gelových inokulantů do zemědělské praxe,“ doplňuje doc. Ing. Petr Sedláček, Ph.D., Fakulta chemická VUT v Brně, hlavní řešitel projektu.

Co to znamená pro praxi

• Méně chemie, zdravější půda. Bioinokulanty mohou snížit závislost na syntetických hnojivech a podpořit dlouhodobou úrodnost.
• Lepší hospodaření s vodou. Hydrogelové matrice zadržují vláhu v kořenové zóně, což je klíčové v obdobích sucha.
• Udržitelnost a přírodní zdroje. Využívají se přírodní polymery a prospěšné mikroorganismy namísto čistě syntetických látek.

Aby se nové gelové inokulanty dostaly do široké praxe, bude nutné prověřit jejich účinnost v dlouhodobých polních pokusech, doladit ekonomiku výroby i aplikace a projít regulačními procesy. Nová mikroskopická metoda ale výrazně zrychluje vývoj, protože poskytuje detailní zpětnou vazbu o tom, jak hydrogelová síť chrání a nese bakterie – tedy přesně to, co v zemědělství potřebujeme.*